太陽光発電の原理は、半導体界面の光起電力効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する技術です。この技術の核となるのは太陽電池です。太陽電池は直列にパッケージング・保護されて大面積の太陽電池モジュールを形成し、さらに電力制御装置などと組み合わせて太陽光発電装置を構成します。このプロセス全体を太陽光発電システムと呼びます。太陽光発電システムは、太陽電池アレイ、バッテリーパック、充放電制御装置、太陽光発電用インバータ、接続箱などの機器で構成されています。
太陽光発電システムにインバーターを使用する理由は何ですか?
インバータは直流を交流に変換する装置です。太陽電池は太陽光で直流電力を発電し、バッテリーに蓄えられた直流電力も直流電力です。しかし、直流電源システムには大きな制約があります。日常生活で蛍光灯、テレビ、冷蔵庫、扇風機などの交流負荷は、直流電力では駆動できません。太陽光発電が日常生活で広く利用されるためには、直流を交流に変換できるインバータが不可欠です。
太陽光発電の重要な部分である太陽光発電用インバータは、主に太陽光発電モジュールで発電された直流電流を交流電流に変換するために使用されます。インバータは直流-交流変換機能だけでなく、太陽電池の性能を最大限に引き出す機能とシステム障害保護機能も備えています。以下では、太陽光発電用インバータの自動運転・停止機能、および最大電力追従制御機能について簡単に説明します。
1. 最大電力追従制御機能
太陽電池モジュールの出力は、日射強度と太陽電池モジュール自体の温度（チップ温度）によって変化します。また、太陽電池モジュールは電流が増加すると電圧が低下する特性があるため、最大電力を得られる最適動作点が存在します。日射強度は変化しており、当然最適動作点も変化します。これらの変化に対して、太陽電池モジュールの動作点は常に最大電力点にあり、システムは常に太陽電池モジュールから最大の電力出力を得ます。この制御が最大電力追従制御です。太陽光発電システム用インバータの最大の特徴は、最大電力点追従（MPPT）機能を備えていることです。
2.自動運転・停止機能
朝日が昇ると、日射量は徐々に増加し、太陽電池の出力も増加します。インバータに必要な出力電力に達すると、インバータは自動的に運転を開始します。運転開始後、インバータは太陽電池モジュールの出力を常に監視します。太陽電池モジュールの出力電力がインバータの動作に必要な出力電力よりも大きい限り、インバータは運転を継続します。曇りや雨の日でも、日没まで停止します。インバータも運転可能です。太陽電池モジュールの出力が減少し、インバータの出力が0に近づくと、インバータはスタンバイ状態になります。
太陽光発電用インバータは、上記2つの機能に加え、単独運転防止機能（系統連系システム向け）、自動電圧調整機能（系統連系システム向け）、直流電流検出機能（系統連系システム向け）、直流地絡検出機能（系統連系システム向け）などの機能も備えています。太陽光発電システムにおいて、インバータの効率は太陽電池の容量やバッテリーの容量を決定する重要な要素です。
投稿日時: 2023年4月1日
